蔣曉燕

（甘肅電投九甸峽水電開發(fā)有限責(zé)任公司，甘肅 臨洮 730500）

一起110 kV變壓器重瓦斯保護(hù)動(dòng)作事故分析及處理

蔣曉燕

（甘肅電投九甸峽水電開發(fā)有限責(zé)任公司，甘肅 臨洮 730500）

瓦斯保護(hù)作為變壓器的主保護(hù),能有效反映變壓器的內(nèi)部故障。以一起110 kV變壓器重瓦斯保護(hù)動(dòng)作事故為例,介紹事故發(fā)生經(jīng)過,采用試驗(yàn)、檢測(cè)、檢查等方法進(jìn)行綜合分析判斷,查明事故原因,提出處理方案和改進(jìn)措施,避免同類事故在現(xiàn)場(chǎng)再次發(fā)生。

變壓器；套管；重瓦斯；事故

1 概述

某水電廠2臺(tái)10 MW的水輪發(fā)電機(jī)組采用擴(kuò)大單元接線，主變是型號(hào)為SF11-25000/121無載調(diào)壓變壓器，接線組別為：YNd11。主變高壓側(cè)和出線開關(guān)采用GIS設(shè)備，為110 kV單出線。電站于2014年3月投產(chǎn)。

2 故障經(jīng)過

2015年10月12日電站2臺(tái)機(jī)組均停機(jī)，變壓器空載運(yùn)行。下午天氣轉(zhuǎn)陰，伴有雷電。17:07:24，電站上位機(jī)監(jiān)控報(bào)文“主變保護(hù)動(dòng)作”、“主變壓器高壓側(cè)開關(guān)跳閘”、“主變壓器低壓側(cè)開關(guān)跳閘”；主變保護(hù)裝置報(bào)文：“本體重瓦斯動(dòng)作”、“本體輕瓦斯告警”、“壓力釋放動(dòng)作”。值班人員現(xiàn)場(chǎng)檢查，發(fā)現(xiàn)變壓器頂部噴油、地面有油污，變壓器高壓側(cè)避雷器C相動(dòng)作一次。

3 檢查試驗(yàn)及分析

3.1 變壓器本體檢查及試驗(yàn)

經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)變壓器高壓側(cè)A、B相套管壓力表顯示正常，C相套管壓力表顯示為滿偏，測(cè)試變壓器絕緣電阻，結(jié)果見表1變壓器絕緣電阻測(cè)試記錄。變壓器的高、低壓側(cè)直流電阻測(cè)試合格。

表1 變壓器絕緣電阻測(cè)試記錄

3.2 絕緣油檢驗(yàn)

為進(jìn)一步分析查找故障點(diǎn)，對(duì)變壓器油進(jìn)行簡(jiǎn)化分析發(fā)現(xiàn)，其擊穿電壓為30.6 kV，不滿足規(guī)范中≥35 kV的要求；同時(shí)，對(duì)變壓器本體及三相套管的絕緣油進(jìn)行色譜分析（表2）。

3.3 故障點(diǎn)分析確定及處理

由于變壓器高壓繞組對(duì)地的絕緣電阻為0，而高壓繞組對(duì)低壓繞組和鐵心夾件絕緣電阻合格，且高、低壓繞組的直阻及低壓繞組的絕緣電阻等其他試驗(yàn)數(shù)據(jù)合格，可判斷故障點(diǎn)在高壓繞組的引線及套管位置；通過進(jìn)一步對(duì)比分析表2中的數(shù)據(jù)，基本能確定故障點(diǎn)在高壓側(cè)C相套管及引線位置。

根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果，經(jīng)過初步分析判斷后，在廠家的指導(dǎo)下，打開C相套管進(jìn)人孔進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)C相套管連接套筒對(duì)升高座有放電痕跡。為進(jìn)一步確定故障范圍，將變壓器C相GIS三通分解后拆出C相套管（見下頁(yè)圖1），發(fā)現(xiàn)套管連接套筒與瓷件之間的密封已破裂擠出，且該位置有明顯的放電痕跡。

根據(jù)DL/T 596-1996《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》中相關(guān)要求對(duì)變壓器本體進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，確定變壓器本體無故障后，更換套管，將C相GIS三通回裝，完成抽真空注油、熱油循環(huán)、靜置48 h等一些列工序后，重新進(jìn)行SF6氣體微水測(cè)試、油中溶解氣體色譜分析、絕緣電阻、直流電阻、繞組連同套管的介質(zhì)損耗等試驗(yàn)，并通過了高壓側(cè)中性點(diǎn)對(duì)地對(duì)低壓繞組76 kV 60 s的交流耐壓試驗(yàn)。檢修后的變壓器進(jìn)行了零起升壓試驗(yàn)正常和沖擊試驗(yàn)后，投運(yùn)正常。變壓器運(yùn)行72 h后，取油樣進(jìn)行色譜分析，數(shù)據(jù)合格。

表2 故障后變壓器及三相套管油中氣體組分含量

圖1

4 套管絕緣擊穿的原因分析及防范措施

由于變壓器高壓側(cè)采用油-FS6油紙電容式套管與GIS直接相連，套管更換費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、費(fèi)錢，為了避免同類故障再次發(fā)生，進(jìn)一步分析C相套管絕緣擊穿的原因并采取防范措施。

4.1 變壓器高壓側(cè)避雷器動(dòng)作情況及接地電阻檢查測(cè)試

由于故障發(fā)生時(shí)為雷電天氣，對(duì)變壓器高壓側(cè)避雷器及接地電阻進(jìn)行檢查測(cè)試。具體情況如下：

（1）從變壓器高壓側(cè)一次接線圖（圖2）看出，變壓器、GIS設(shè)備、110 kV電纜及出線均裝有避雷器，滿足相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范要求。經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)變壓器高壓側(cè)避雷器C相動(dòng)作一次；GIS開關(guān)外側(cè)靠近電纜側(cè)的避雷器未動(dòng)作。由于GIS內(nèi)部避雷器安裝投運(yùn)后受安全距離影響，在現(xiàn)場(chǎng)無法進(jìn)行預(yù)試檢查，故未進(jìn)行檢查試驗(yàn)。

（2）由于出線0號(hào)桿上的避雷器沒有放電計(jì)數(shù)器，對(duì)其進(jìn)行試驗(yàn)檢查，發(fā)現(xiàn)C、B相避雷器不合格。

（3）110 kV電纜護(hù)層保護(hù)接地箱中過電壓保護(hù)器燒損嚴(yán)重（圖3）。

圖2

圖3

（4）110 kV電纜護(hù)層回流線在0號(hào)桿塔附近被截?cái)唷?/p>

（5）由于該電站處于多巖石山地地區(qū)，土壤電阻率較高，對(duì)電站的土壤電阻率和接地電阻進(jìn)行復(fù)測(cè)，結(jié)果如下：接地電阻約為0.77 Ω，土壤電阻率約為3 000 Ω·m，部分地區(qū)超過了5 000 Ω·m。

4.2 C相套管絕緣擊穿的原因分析

根據(jù)以上檢查結(jié)果可以得出：雷電發(fā)生時(shí)，由于0號(hào)出線桿塔的避雷器故障，使得雷電過電壓行波通過110 kV C相線路沿電纜進(jìn)入GIS設(shè)備，在變壓器高壓側(cè)C相避雷器動(dòng)作對(duì)地放電。正常情況下，該避雷器動(dòng)作時(shí)的殘壓小于260 kV，而套管的雷電沖擊耐受電壓為550 kV（全波），避雷器動(dòng)作時(shí)的殘壓不足以引起套管絕緣擊穿。因此，分析套管絕緣擊穿的原因是套管自身缺陷使得絕緣強(qiáng)度降低，同時(shí)避雷器動(dòng)作時(shí)接地電阻偏大使其在動(dòng)作時(shí)殘壓較高，在避雷器擊穿瞬間最靠近避雷器的變壓器高壓側(cè)套管不能承受該電壓，從而導(dǎo)致套管絕緣擊穿。

此外，110 kV電纜護(hù)層保護(hù)接地箱中過電壓保護(hù)器燒損便可證明110 kV電纜承受了過電壓。由于電纜護(hù)層回流線被截?cái)?，?dǎo)致在電纜過電壓瞬間，護(hù)層感應(yīng)電壓較高而將過電壓保護(hù)器燒損。

4.3 防范措施

為避免同類故障再次發(fā)生，提出了以下防范措施：

（1）110 kV0號(hào)出線桿塔更換合格的避雷器，并加裝放電計(jì)數(shù)器，以方便運(yùn)行和維護(hù)人員記錄避雷器動(dòng)作次數(shù)。

（2）針對(duì)安裝在全封閉金屬電氣內(nèi)部避雷器不能進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)的問題，進(jìn)一步探討能否采用在線測(cè)試的試驗(yàn)方法。

（3）按照設(shè)計(jì)要求，恢復(fù)110 kV電纜護(hù)層回流接線，使其兩端可靠連接。

（4）油-FS6油紙電容式套管有一壓力報(bào)警裝置，可輸出壓力過高或過低信號(hào)。將該信號(hào)接至電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，以便值班人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)套管故障。

5 結(jié)束語

GIS設(shè)備占地面積小、元件密封不受環(huán)境干擾、運(yùn)行費(fèi)用低，從而在近年來廣泛使用，但依然存在故障停電范圍廣、修復(fù)時(shí)間長(zhǎng)、查找故障困難的缺陷。此次事故是一起較典型的主變與GIS的連接套管故障導(dǎo)致變壓器重瓦斯保護(hù)動(dòng)作后故障查找分析及處理的事例，有很好的借鑒作用。同時(shí)，通過此次事故分析，反映出電站主輔設(shè)備的采購(gòu)和安裝質(zhì)量，以及防雷保護(hù)及接地網(wǎng)設(shè)計(jì)，直接影響到電站設(shè)備的安全運(yùn)行，電站應(yīng)該高度重視。

[1]DL/T596-1996電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程[S].

[2]畢 杰.110 kV變壓器高壓套管事故分析[J].變壓器，2002（03）.

TM407

B

1672-5387（2017）01-0052-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.01.016

2016-07-14

蔣曉燕（1974-），女，工程師，從事水電廠電氣設(shè)備檢修與維護(hù)工作。